氢气检查方法以及氢气检查装置制造方法及图纸

一种氢气检查装置和氢气检查方法，以非接触的方式安全地检查无色无味的氢气的存在有无及/或氢气的浓度。将来自半导体发光元件的出射光用荧光体波长变换为波长比上述出射光的波长长的光，对检查对象空间照射上述波长变换后的光，通过检测在被照射了上述波长变换后的光的上述检查对象空间中发生的散射光中的、通过存在于上述检查对象空间的氢气而产生的拉曼散射光，从而检查上述氢气的存在有无及/或上述氢气的浓度。

Method and apparatus for hydrogen detection

A hydrogen inspection device and inspection method of hydrogen concentration, to contact the security check of colorless and odorless hydrogen exists and / or hydrogen. From the semiconductor light emitting element emits light with a wavelength conversion phosphor wavelength than the light wavelength of light, illuminating the inspection object space after wavelength conversion optical Raman scattering light scattering light was detected by in the examination of the object space irradiation after wavelength conversion of light in through the inspection, exists in the object space of hydrogen produced by the hydrogen concentration to check the existence and / or the hydrogen.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氢气检查方法以及氢气检查装置。
技术介绍
以往，作为检测氢供给站或燃料电池系统中的氢气泄漏的手段，例如提出了接触燃烧式或半导体式等的氢传感器。为了使用接触燃烧式或半导体式的传感器检测氢气，氢气需要接触到传感器部，因此有无法容易地进行泄漏部位的确定的课题。并且，根据传感器的设置场所或泄漏的气体的扩散方向的不同，有氢气不到达传感器部而无法进行充分的检测的课题。对于氢气以外的甲烷、丙烷等可燃性气体，有像红外线吸收方式那样、检查对象气体不直接接触传感器部就能够实现检测的方法。作为氢气不直接接触传感器部而进行检测的方法，例如在专利文献1中记载了将激光向对象空间照射、将激光的因氢气引起的拉曼散射光聚光并检测的方法。基于拉曼散射光的氢气的检测方法利用了如下现象，即：将任意波长的光向氢气照射的情况下，产生相当于氢分子的振动能量或旋转能量的能量的、从照射的光的波长偏离了的拉曼散射光。专利文献1：日本专利第3783019号公报
技术实现思路
本专利技术提供以非接触的方式安全地检查无色无味的氢气的存在的有无以及/或者氢气浓度的氢气检查方法以及氢气检查装置。本专利技术的一实施方式的氢气检查方法，将来自半导体发光元件的出射光用荧光体波长变换为波长比上述出射光的波长长的光，对检查对象空间照射上述波长变换后的光，通过检测在被照射了上述波长变换后的光的上述检查对象空间中发生的散射光中的、由存在于上述检查对象空间的氢气产生的拉曼散射光，从而检查上述氢气的存在有无及/或上述氢气的浓度。另外，本专利技术的总括性或具体性的实施方式可以通过装置、系统、方法以及它们的任意组合来实现。根据本专利技术的氢气检查方法以及氢气检查装置，能够以非接触的方式安全地检查无色无味的氢气的存在的有无以及/或者氢气的浓度。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的使用激光激励荧光体透射型发光光源的情况下的氢气检查装置的概略构成图。图2是本专利技术的第一实施方式的使用激光激励荧光体反射型发光光源的情况下的氢气检查装置的概略构成图。图3是本专利技术的第二实施方式的氢气检查装置的概略构成图。图4是本专利技术的第三实施方式的氢气检查装置的概略构成图。图5是本专利技术的荧光体发光光谱以及激光光谱的例子。图6是本专利技术的在照射光的波长区域为500nm以上且550nm以下的情况下的瑞利散射光、氢气的拉曼散射光、氧气的拉曼散射光、氮气的拉曼散射光的光谱。图7是本专利技术的在照射光的波长区域为470nm以上且520nm以下的情况下的瑞利散射光、氢气的拉曼散射光、氧气的拉曼散射光、氮气的拉曼散射光的光谱。符号说明11，12，13氢气检查装置21光源装置22半导体发光元件23聚光透镜24荧光体元件31照射用透镜32照射光用光学带通滤光片33，36受光用透镜34，35受光用光学带通滤光片41，43光检测装置42人眼51氢气管线52检查对象空间61受光用分光器具体实施方式(成为本专利技术的基础的认知)检测激光的因氢气引起的拉曼散射光的方法的情况下，与波长和照射的激光相同的瑞利散射光相比，拉曼散射光是非常微弱的，因此有由于干扰光的影响而检查精度降低的课题。并且，拉曼散射光的强度与氢气浓度成比例，所以尤其有难以检测低浓度的氢气的课题。因此，为了使检查精度提高，需要使照射的激光的强度提高输出，但除了特定的激光管理区域以外，为了防止对眼睛或皮肤的损害，对于能够照射的激光的强度有法律限制，有在安全限制范围内的激光强度下不能得到足以实现氢气的检测的拉曼散射光的课题。本专利技术者们鉴于上述课题，为了提供以非接触的方式安全且高精度地对无色无味的氢气进行分析的氢气检查方法以及氢气检查装置而进行了仔细研究。本专利技术涉及安全且迅速地进行无色无味的氢气的检测及/或定量计测的氢气检查方法以及氢气检查装置。本专利技术的氢气的检测方法中，作为用于发生拉曼散射现象而照射的光，不使用对于可照射强度有安全限制的相干的激光，而使用通过激光激励荧光体并放射被波长变换后的光的激光激励荧光体发光光源。从激光激励荧光体发光光源放射的光与激光不同，通过在荧光体中被波长变换及散射而光的相位不一致，不产生由干涉引起的光放大，因此不会成为针对激光的安全限制的对象。另一方面，作为使拉曼散射现象发生的光的性质，像激光那样相位一致的相干性不是必要条件。并且，激光激励荧光体发光光源与卤素灯、放电灯等光源相比，能够使发光点非常小，因此在用作用于产生拉曼散射的光源的情况下，能够使对照射位置的光的强度增强到与激光匹敌的程度。对于通过用透镜等将激光激励荧光体发光光源的光向检查对象空间照射而引发的氢气的拉曼散射光的强度而言，照射的光的强度越高则越强，通过使用光学带通滤光片将瑞利散射光、来自氢气以外的拉曼散射光以及荧光遮蔽，从而在由光传感器进行检测的情况下，能够得到高的S/N比。此外，在激光激励荧光体发光光源下，通过选择所使用的荧光体的种类能够任意地选择发出的光的波长。因此，作为使用的荧光体，通过选择氢气的拉曼散射光成为可见光的荧光体，还能够目视判断氢气的存在有无。此外，对于从激光激励荧光体发光光源的荧光体向检查对象空间照射的光，通过利用光学带通滤光片将波长区域狭小化，从而能够容易地进行瑞利散射光与拉曼散射光的分离。作为氢气的拉曼散射光，有振动斯托克斯拉曼散射光、振动反斯托克斯拉曼散射光、旋转斯托克斯拉曼散射光、旋转反斯托克斯拉曼散射光这4种，在本专利技术的氢气的检测方法中，检测上述4种拉曼散射光中的至少一种即可，但在考虑了拉曼散射光强度和从瑞利散射光的能量偏离的幅度的情况下，优选检测振动斯托克斯拉曼散射光的方法。以下，举出特定的实施方式说明本专利技术的详细情况，但本专利技术当然不限定于这些实施方式，在不脱离本专利技术的技术范围的范围内能够适当变更而实施。本专利技术的第一方案的氢气检查方法，将来自半导体发光元件的出射光用荧光体波长变换为波长比上述出射光的波长长的光，对检查对象空间照射上述波长变换后的光，通过检测在被照射了上述波长变换后的光的上述检查对象空间中发生的散射光中的、通过存在于上述检查对象空间的氢气而产生的拉曼散射光，从而检查上述氢气的存在有无及/或上述氢气的浓度。本专利技术的第二方案的氢气检查方法，在第一方案的氢气检查方法中，上述半导体发光元件是发光峰值波长为360nm～500nm的激光二极管。另外，在本专利技术中，所谓峰值有多个的情况下的“峰值波长”，指最大的峰值的波长。本专利技术的第三方案的氢气检查方法，在第一或第二方案的氢气检查方法中，上述波长变换后的光的发光峰值波长是380nm～600nm。本专利技术的第四方案的氢气检查方法，在第一方案至第三方案中的任一方案的氢气检查方法中，上述波长变换后的光经由光学带通滤光片而被照射到上述检查对象空间，被照射的上述光的半峰宽在光学带通滤光片的作用下成为10nm～100nm。本专利技术的第五方案的氢气检查方法，在第一方案至第四方案的任一方案的氢气检查方法中，通过光学带通滤光片将上述拉曼散射光从其他散射光的至少一部分分离，通过将分离后的上述光用光传感器接收，进行上述拉曼散射光的检测。本专利技术的第六方案的氢气检查方法中，在第一方案至第四方案的任一方案的氢气检查方法中，通过光学带通滤光片将上述拉曼散射光从其他散射光的至少一部分分离，通过目视分离后的上述光，进行上述拉曼散射光的检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气检查方法，其特征在于，将来自半导体发光元件的出射光用荧光体波长变换为波长比上述出射光的波长长的光，对检查对象空间照射上述波长变换后的光，通过检测在被照射了上述波长变换后的光的上述检查对象空间中发生的散射光中的、通过存在于上述检查对象空间的氢气而产生的拉曼散射光，从而检查上述氢气的存在有无及/或上述氢气的浓度。

【技术特征摘要】
2015.07.22 JP 2015-1449811.一种氢气检查方法，其特征在于，将来自半导体发光元件的出射光用荧光体波长变换为波长比上述出射光的波长长的光，对检查对象空间照射上述波长变换后的光，通过检测在被照射了上述波长变换后的光的上述检查对象空间中发生的散射光中的、通过存在于上述检查对象空间的氢气而产生的拉曼散射光，从而检查上述氢气的存在有无及/或上述氢气的浓度。2.如权利要求1所述的氢气检查方法，其特征在于，上述半导体发光元件是发光峰值波长为360nm～500nm的激光二极管。3.如权利要求1所述的氢气检查方法，其特征在于，上述波长变换后的光的发光峰值波长是380nm～600nm。4.如权利要求1所述的氢气检查方法，其特征在于，上述波长变换后的光经由光学带通滤光片而被照射到上述检查对象空间，被照射的上述光的半峰宽在光学带通滤光片的作用下成为10nm～100nm。5.如权利要求1～4中任1项所述的氢气检查方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：长崎纯久，铃木信靖，杉尾幸彦，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP